《第二章 接触界面及接触过程》
在第一章已说过，接触界面的微观结构决定了电连接器的电子性能和机械性能。例如，可分离接触界面和永久性接触界面的电阻值和插接力以及耐久性都依赖于接触界面的微观结构。因些，有关接触界面的的基本结构和接触界面形成的过程的知识对了解接触界面对连接器的一些重要性能特征的影响是很必要的。这些知识，反过来，又会帮助理解界面的设计和制造界面的材料对创造和维护确实可靠的连接器特性的影响。下面的讨论将主要针对可分离接触界面，但是，这些相似的讨论也与永久性机械接触界面有关。
2.1接触界面的形状
如前所述，当把插头插入插座孔时，接触界面就产生了。威廉先生提供了一份说明界面产生过程的详细资料。
有时候，根据连接器和地球外表的相似点，使连接器接触点(a-spots)具体化是很有益的。事实上，乡村确实提供了一种非常有用的典型连接器接触界面的拓朴模型。山丘高度与山丘间距离的比例和连接器接触表面的微观拓朴模型是相当相似的。两者之差异大约在1%至10%之间。根据轮廓测定法(profilometric)和语义学(SEM)原理绘出的详细的连接器表面图与普通的地球轮廓图是相当相似的，而且把两个导体压在一起，就象把美国的佛蒙特州翻过来盖在英国的汉普夏郡，比例是1：3，000，000。
这个类比例子阐述了关于接触界面构形的凸凹面的重要性，并且介绍了微观接触界面的形状，图2.1描绘了这种微观接触界面的形状。实际上，只有接触界面的高点，即微观凸面，能够相互接触。这些微观凸面被称为接触点。虽然它还受其它因素的影响，但是接触点的数量取决于接触面的粗糙度，这一点以后将详述。由于尺寸太小(微米数量级)；即使在“板对板”阶段，在一克力的作用下，这些接触点也会因发生塑性变形而被破坏。这个破坏要持续到一个足够承受施加负荷的接触表面形成时。威廉和格林针对这一问题作了详细的讨论。
从应用的角度看，上述讨论暗指实际接触界面的大小仅取决于施加的负荷。对于一个连接器来说，该负荷对应于接触正压力。对于典型的连接器，接触界面仅有一小部分(1﹪左右)是接触的。
接触正压力决定接触面积，但如何分配这些接触区域则取决于接触界面的几何形状。如图2所示，球面接触将形成无数个圆形接触点。
因些，接触界面的构形依赖于接触界面的粗糙度，该接触界面的粗糙度又影响接触点的数量、施加的负荷(该负荷影响接触面积)和接触界面的几何形状(该几何开关又影响接触点的分布)。
接触点的数量与接触界面的依赖关系是合理的，下面将作进一步说明。按照威廉和格林的观点，初始表面粗糙度决定接触点的数量，但是有多少接触点能接触却依赖于施加的负荷。连接器表面开始接触时，只有最高的接触点能接触导通。这些一开始就接触的接触点的变形使得接触界面越来越相互靠近，这样，其它比一开始就接触的接触点稍低的接触点也逐渐实现接触导通。随着负荷的增加，这样的接触点将依次变形。当足够数量的接触点变形到某一程度，即，当所有接触点面积之和足够支承施加的负荷时，这种变形便停止了。如果引用一个硬度的概念，那么，对这个过程就可进行直观的描述了。材料的硬度是用力和单位面积比来定义的，例如克力每平方厘米。也就是说，如果某材料的硬度是10克力每平方厘米，那么一个10克力的负荷或力将产生1平方厘米的接触面积。那么，接触点的数量就依赖于表面接触点和施加的负荷。
接触界面的宏观几何外形(例如球面与平面平面接触)决定了机械接触面积在整个接触面积中的分配方式。图2.3描述了影响的过程，该图用实例说明了当外载荷增加时，接触点的尺寸和数量也相应地变化。
摘自Green Wood的图2.4提供了一个上述观点的实验依据，该实验显示，当一个钢球分别用两种不同的载荷，如20克力和80克力去挤压一平面时，两者的接触界面就产生了。该实验表明，在载荷作用下，接触点的数量、单个接触点的尺寸，以及由无数接触点组成的宏观接触区域面积都将相应地增加，这一结果与上面的论述完全相符。
接触界面的粗糙度或接触点模型可以描述如下：
接触界面是由分布于宏观接触区域上的接触点组成的。宏观接触区域的大小取决于接触界面的几何外形。接触点的数量和大小处决于表面粗糙度和负荷。负荷也决定了接触界面的光洁度。
这种模型描述了接触界面上的机械构形，但是它仅仅从微观上描述了接触界面的外形。然而，考虑精炼炉的细微表面，甚至其表面的原子或分子结构都是非常重要的。所有的金属表面都覆盖着一层原子数量级的薄膜。图2.5简要地表达了几种可能覆盖于金属表面的薄膜。在金属表面的最外层可能是大量的化合物薄膜。氧化物是最常见的一种，其它物质(如：硫化物、氯化物以及复合膜)也可能存在，这是由金属材料和金属暴露环境条件决定的。不同金属的热力学性能和运动学性能差异很大，热力学性能决定生成何种薄膜，运动学性能则影响薄膜的生成快慢。
如果考虑接触界面镀层的话(这一点将在第三章论述)，那么上述薄膜对连接器性能的影响就显得相当明显了。事实上，如第一章所述，接触界面的镀层可以分为贵重元素(不易发生化学反应的元素，如，金)和非贵重元素(如，锡，该元素表面通常有一层薄薄的氧化物层)。因此，可以认为：生成化学膜的类型以及生成速度都依赖于基材金属和环境中的化学物质。除了化学物质以外，环境温度和湿度也在薄膜生成时扮演了重要的角色。
除了上述化学膜以外，其它复合膜(特别是含水量、组织以及各种各样的其它污染物和微粒)也可能存在于金属外表。这些复合膜也可能对连接器的机械和导电性能产生很大的影响，这一点将在以后阐述。
2.2接触界面和机械性质
本部分主要讨论点接触模式决定的接触界面的机械特性，尤其是对摩擦和磨损的影响。从连接器性能的角度来看，摩擦的重要性在于它对于连接器配合力的和接触界面的机械稳定性的作用。在连接器性能显然退化之前，磨损过程将影响连接器能经历的配合周期次数。点接触模式对摩擦和磨损的作用可以由图2.6中得到解释。在图例中展示了两种点接触方式，其中a区接触时间比b区接触时间更长且经历的变形量更大。如2.2.2部分中所述，在这些条件下a区的接触面积将大于b区，也就是说a区的连接将会更比b区稳固。此时a区的剪切力(或剪切强度)也比b区大。这种变化将会影响点接触的摩擦和磨损。
为预测将会遇到的问题，摩擦和磨损是两种不同的方法，来描述点接触界面在受到压力之下的分离。接下来的讨论仅仅涉及到单一点接触模型。当然接触界面的性能将会影响多个的点接触结构以及由各个独立的点接触性能总和表现出来。此时将首先考虑摩擦作用的影响。
2.2.1摩擦
摩擦表现为一个力量，其作用是阻止两个接触表面之间在受到剪切力的作用下沿相对的方向移动。摩擦力可以由公式2.1来确定：
Ff=μFn （2.1）
其中， Ff==摩擦力
μ==摩擦系数
Fn==维持两表面接触的力---对连接器而言是接触正压力
由Rabinowitz的理论，摩擦力可看作是分离两表面间连接的必需力量。摩擦力可以从下面公式中，由接触界面强度而进行简单的估计：
Ff=τs Ac （2.2）
其中， τs==剪切强度系数
Ac ==点接触面积
接触区域与硬度，H(接触高度)，以及由等式(2.1)中的力Fn 有关：
Ac =κH/Fn （2.3）
比例常数κ由很多参数而定，例如表面镀层的作用，润滑的状况，表面粗糙度，接触正压力以及变形的种类(弹性/塑性变形)，由此，我们将公式(2.1)与公式(2.3)合并后可得到：
μ=κτs／H （2.4）
如Rabinowitz 所提出的，剪切强度和硬度同样要由材料的性质来决定，因此公式(2.4)中的系数可以被看作为1的常数。
在实践中，摩擦系数是从0.05到>1不等，与理论上的偏差仅仅反映的了假设的简化模式的限制，尤其是接触总面积是金属以及表面的分离产生在原来的接触界面上。
低的摩擦系数值表明接触表面是由镀层覆盖的，其中有化学联接层(如氧化物)，吸收层(如水或有机物)，以及趋向于应用的润滑剂层。这些涂层对于减少这两种机械接触表面的剪切强度都是非常重要。
位于接触端的氧化层可减少金属接触面积。氧化层能支持但并不能促进机械式的金属接触。减少金属接触面积将导致剪切力的降低，其最终的结果是摩擦系数的减少。
有机涂层尤其是润滑剂，提供了在两表面间具有更低的剪切力的接触表面和inhabit金属接触层，尤其是两表面之间具有相对运动。
高的摩擦系数表明，点接触的塑性变形作用和金属性连接的产生，将会导致比基础金属材料更高的剪切强度。应用到接触界面上的剪切力将会导致在接触界面上一定距离内接触碎片的产生，此时将会导致更大的碎片接触表面积同时也将导致更的摩擦系数。使连接的碎片从原来接触表面中分离出来的可能性提供一种磨损过程的模式。
2.2.2 磨损过程
正如Bowden以及Tabor所提到的，摩擦和磨损过程要由接触表面的分布位置而定。如前现所提到的，点接触塑性变形将会由于加工时的变硬而导致接触强度的增加。除了加工变硬之外另外一机理同样很重要：也就是冷焊。冷焊与经过接触界面联接的产生有关，而此接触界面是出现在两金属表面将成为intimate接触时。在此条件下，相同的联接机理将对金属的粘着力量起到作用。事实上冷焊界面的强度高于基础金属，这是因为变形时产生加工硬化。这种可能性对在受到剪切力作用下的接触将会产生很大的影响，也同样要对磨损机理产生影响。现在回到图2.6中的a-区域，考虑一下当给定冷焊接触界面的模式时接触界面的分离怎样出现。在剪切力的作用下假定a-区经过了冷焊，将会从原来的接触表面中分离出去，导致磨损碎片的和金属转移，此时情况如图2.6中的下部所示。b
-区部分具有较低的变形，因此也具有较低的冷焊时的加工硬化，也将会在原来接触表面的附近产生微小的分离，也就是说基本上没有磨损和金属转移。
前述提到的磨损过程中，a区为粘着磨损而b区为光滑磨损。粘着磨损的特性是高的摩擦系数和在两界面间出现金属转移，而光滑磨损过程是低的摩擦系数和极少的金属转移。应当注意到磨损是一个动态的作用过程，它只是当两接触表面间有相对的运动时才会产生。在此运动过程中，连接增长和prow
成形将会随着大量的接触界面的形成和分离而出现，此时的结果将是磨损过程分布在其滑动的轨迹上。粘着磨损和光滑磨损轨迹上表面分别是粗糙和光滑的，此时可从相对的金属转移量而定。
同样应当注意的是，如果a-区分离产生的转移磨损部分，将会在接触界面上产生如研磨一样的作用，这是由于它将产生的加工硬化，这里也就提到了第三个磨损机理：研磨磨损，如Antler所提到的，研磨磨损将会导致接触界面的磨损率的增加。
2.2.3 表面薄膜的摩擦和磨损
表面膜对摩擦力及磨损的影响可通过分析图7加于讨论，图7大致显示了摩擦力系数的变化，μ，作为随负载变化的函数。负载变化开始及其存在的范围依赖于表面膜，构造或化学接合和表面润滑状况。摩擦系统数随负载的变化能从小于0.1到大于1.0。据等式（2.5）显示，磨损系数κ，有相同的变化趋势，但因为磨损机理的变化其变化阶数很大，例如，接合处增大与凸头的形成。
首先考虑摩擦。低负载状况下，氧化物的破损与脱落是不完全的，只有一小部分金属接触面产生及粘附，导致低摩擦系数。随负载的增加，表面变形增加，从而使表面氧化物破裂十分容易。随金属接触面的增大，摩擦系数亦跟着增加。最终，金属接触面变得很大，摩擦系数稳定下来。
相似的情况在磨损系数变化中也可以见到。磨损系数可由一简单的破损等式确定：
v=κFn L/H （2.5）
此处 v==通过单程长度L的容量
H==硬度
Fn==负载
κ==磨损系数
在该状况下，如前面所述，磨损系数集中于破裂的连接处。低负载情况下，小接触面积及极小的冷焊导致小连接处增大及凸头形成，并伴随小的磨损在原始接触面附近发生分裂。负载超过一定范围，磨损系数依赖于两种材料特性与接触形状，通过接触增大与凸头形成，表面薄膜破裂的增加促进了冷焊的形成和导致粘附性磨损的增强。随这种磨损机理转化的产生，磨损系数便显著发生变化。变化负载也依赖于接触面的润滑状况，是因为在滑动期间润滑对接触形成动力的影响。有效的润滑可减少与摩擦系数及磨损系数二者有关的金属接触面。Antler建议，对硬金属接触面而言，由光滑磨损向粘着摩擦变化所需的负载，无润滑接触面大约需要10克力，而有润滑的接触面则超过500克力。通常金镀层电连接器的正压力范围从50克力到200克力，暗示了使用润滑可延迟粘着磨损的发生。但是，该情况并非必定出现，因为在前述期间全部接触表面形成了污染膜。这些污染物能提供表面润滑，虽然是以污染的方式。Antler指出这些偶然被污染的接触面可承受的负载范围大致为从25克力到250克力。为确保一致的低磨损状况，有计划的润滑是有益的。接触润滑将在第三章讨论。
2.2.4 机械特性小结
接触面的机械性能，尤其是摩擦及磨损，强烈依赖于接触面粗糙微结构，因为这些粗糙微结构很小，它们在较小的负载下发生弹性形变而导致微结构接触面的工件硬化及冷焊的发生。接触点，接触点的破碎决定了接触面的摩擦系数及磨损系数。摩擦系数影响接触面的配合力和电连接器接触面的耐磨损持久性。
2.3 接触面形态及电气特性
影响摩擦及磨损的相同结构及薄膜决定了接触面的电气特性。简单而言，本讨论从金属接触面开始，薄膜的影响将在后面考虑。
两个金属面接触产生一电阻，术语称之为接触面压缩电阻，压缩电阻产生的根源，如Holm所描述，是一个基本的结果并可通过图2.8加于说明，接触面接触点微结构使电流被压缩为仅从接触点通过，因而会产生“压缩电阻”这一术语。根据Holm所述，对单一接触点来说，压缩电阻由下式确定：
RC=ρ1/2α+ρ2/2α （2.6）
此处 ρ1与ρ2==接触材料的电阻系数
α==接触接触点的直径
如果两种材料相同，（2.6）式可简化为：
Rc=ρ/α （2.7）
应该注意的是压缩电阻是一种几何形状上的效果。这就是说，如果如2.8图所描述的几何形状是因为在实心原料上加工一细小凹槽而形成接触点，尽管没有接触面存在仍有压缩阻抗产生。流过变小了的通过面的电流的压缩是因为接触面结构的相互独立。这种接触面构造能够导致阻抗的增加超出根据式（2.7）所得出的结果，例如薄膜，但是减少压缩电阻的唯一方法是增大接触面积。
为了本讨论的目的，多个接触点及它们接触电阻的分配对总接触电阻的影响可由图2.9说明。插入的等式表明分布在同一接触面的单一接触点和多个接触点的压缩电阻依赖于其接触面的几何形状。而多点接触等式与通常接触表面更为相关：
Rc=ρ/nα+ρ/D （2.8）
此处 ｎ==接触点的个数
D==接触所分布平面的直径
该等式表示一系列宏观压缩电阻的合成决定于各个接触点的微电阻以及这些接触点所分布的接触面积。图2.10说明了这两种作用。第一条件明确了并行排列的多个接触点的阻抗。对金属导体而言，这种情况的电流压缩与接触面非常接近。第二个条件则表明了电流压缩通过分布接触面的结果。等式（2.8），可清楚表明，当接触点的接触数目非常大（数以十计）时，第二个条件尤其依赖于接触点的分布。在这些条件下，图2.9提出了一种近似的压缩电阻的第三等式。对显示的这种情况，其假定了接触点的圆形分布，分布面积（因而其直径）能够从接触材料硬度及其提供的压力中得到，结果如式（2.9）。
Rc=κρ√（H/Fn） （2.9）
此处 κ==与表面粗糙程度，接触形状及弹性形变有关的系数
H==硬度
Fn==接触正压力
2.3.1金属界面的压缩阻抗
对以上这样简单的等式的论証在插图2.11中会有所提示，从具体角度来讲，它所涉及的就是针对接触表面为铜、镍、黄铜及锡这四种金属其各自的接合力以及相对应的压缩阻抗之间的对比关系。从图中可得知该接合力非常大，虽能保証一个较大的接触面积，但是接触表面的镀层金属容易被破坏，该两者之间的相互关系可用等式(2.9)来表示。图2.11中的表格所列的是关于三种金属的硬度及电阻系数。为了减小对压缩电阻的影响，必须控制接触面的粗糙度，对铜、黄铜、镍三种金属均应如此。对于锡，由于其极易遭磨损破坏而通常不用于直接受力部位，因此对其粗糙度不作讨论。首先来讨论关于铜的一些数据。图中虚线表示计算值，实线表示实验测试值。可以看出虚线与实线重合的非常好。对于锡和镍，图中仅仅显示了其测量值，因此对其只进行相关的讨论。注意到镍具有比铜更高的电阻系数及硬度。由于电阻系数及硬度与压缩电阻的关系分别为线性及平方根关系，因此镍的压缩电阻值会是铜的八倍。比较其测量值可看出接触压力为一千克力左右时，其重合度较好。对于锡，其电阻系数增加了十倍而硬度却降低了五倍，因此其压缩电总体上增加了，但这并不是说光考虑电阻系数的大小就能判断压缩电阻，因为其接触面的面积会增大。这些数据表明根据点接触模式导出的2.9式是正确的。
对以上这样简单的等式的论証在插图2.11中会有所提示，从具体角度来讲，它所涉及的就是针对接触表面为铜、镍、黄铜及锡这四种金属其各自的接合力以及相对应的压缩阻抗之间的对比关系。从图中可得知该接合力非常大，虽能保証一个较大的接触面积，但是接触表面的镀层金属容易被破坏，该两者之间的相互关系可用等式(2.9)来表示。图2.11中的表格所列的是关于三种金属的硬度及电阻系数。为了减小对压缩电阻的影响，必须控制接触面的粗糙度，对铜、黄铜、镍三种金属均应如此。对于锡，由于其极易遭磨损破坏而通常不用于直接受力部位，因此对其粗糙度不作讨论。首先来讨论关于铜的一些数据。图中虚线表示计算值，实线表示实验测试值。可以看出虚线与实线重合的非常好。对于锡和镍，图中仅仅显示了其测量值，因此对其只进行相关的讨论。注意到镍具有比铜更高的电阻系数及硬度。由于电阻系数及硬度与压缩电阻的关系分别为线性及平方根关系，因此镍的压缩电阻值会是铜的八倍。比较其测量值可看出接触压力为一千克力左右时，其重合度较好。对于锡，其电阻系数增加了十倍而硬度却降低了五倍，因此其压缩电总体上增加了，但这并不是说光考虑电阻系数的大小就能判断压缩电阻，因为其接触面的面积会增大。这些数据表明根据点接触模式导出的2.9式是正确的。
然而，在连接器涂层部分，上述简单的等式运用起来受到干扰而变得复杂。因为在涂层部分需考虑到各层之间的相互作用使系数K很难决定，导致很难决定适当的硬度及电阻系数。在具有锡涂层的黄铜接触面，其利用锡的硬度和黄铜的电阻系数，如图2.12所显而易见。
通常锡涂层的厚度会大于2.5微米，锡是一种十分软的金属，接触面磨损通常发生在锡涂层里。另一方面，有两个原因导致电流的压缩主要产生在接触弹片即黄铜涂层上。首先，黄铜的传导率略等于锡的传导率的2.5倍，因此在尚未接近有压缩变形的接触表面时，电流在黄铜中的分配会保持恒定。接触部分的面积与接触弹片横截面积的比越小则这种效果就越明显。
由图2.13所示可显而易见这种选择的正确性。压缩电阻是通过等式(2.9)对锡的硬度及黄铜的电阻系数进行换算而得出，其可变的接合力是被指定在虚线所包括的范围。覆盖在黄铜表面厚度为2.5微米的锡涂层的测量电阻，作为接合力的一个特性而绘制成一条实线。该实线与虚线具有良好的重合性，而锡涂层的厚度若为12.5微米，则其测量电阻值实线与计算值虚线产生了较大的偏移，其原因可由图2.14的例子说明。厚的锡涂层对压缩电阻导入了较大的电阻（主要是因为锡的电阻系数较大的缘故）。
显然，等式(2.9)的运用具有一定的限制条件，最起码要先了解设计及选材对压缩电阻的影响，尤其要知道一般接合力及接触面的分布是决定接触电阻的主要因素。接触面的分布主要依赖于接触面的宏观几何形状，亦即插座端子与插头端子各自接触表面的几何形状。
2.3.2 表面氧化物的接触电阻
也许在这里还有必要重提等式(2.9)所介绍的金属接触，不论是何种金属涂层，其上均会附着一层诸如氧化物之类的化学物质，则前面所提及的接触面变形实际上就是指这些氧化物的变形。至于表面氧化膜，不管是开头所提到的还是在连接器的运用中出现的，均是影响接触界面的不利因素。选择合适的接触面镀层将对生成的氧化膜起着决定性作用，不仅可决定氧化膜的种类还可决定其受到破坏的容易程度。这类话题将在第三章中作详细讨论。
如果表面氧化膜并没有消除或只是部分被消除，其结果将导致给压缩电阻额外加上一个电阻。氧化膜电阻可有两种存在形式，如图2.15示。如果氧化膜没被消除，伴随压缩电阻的产生将会产生氧化膜电阻（如2.15图左侧示意）。如果氧化膜被部分消除，则该氧化膜电阻会成为有效电阻与金属压缩电阻并联（如2.15图右侧示意）。这种高阻抗的氧化膜电阻由于金属接触导通而相当于被有效地减小了其厚度。但是，从整体上来讲，电阻值还是升高了，原因是氧化膜的存在减小了金属接触面的面积。
表面氧化物引起的电讯衰弱．氧化物的电阻系数可以为很高，相当于半导体到绝缘体的电阻系数范围，并具有高度可变性。氧化物的可变性可发生在以下三个化合物性质方面：
．成份
．结构
．厚度
这三个性质，均与氧化膜形成的条件有关。特别是环境的成份，温度，溼度对氧化膜的结构、性能起着决定性作用。由于氧化膜的易变化性，所以对氧化膜进行机械性的破坏是处理氧化膜的首选方法。
然而，氧化膜的结构却有利于与电相关的方面，Wagar和Holm均对此作过详尽描述，现简要地概括如下。一个电场穿过一绝缘体或者一高阻抗薄膜将会导致产生新的机构，如电桥、可提供fritting的机构，用一临界电场导致电压穿过氧化膜是实现这一目的的必要条件。可是，更多的情况下临界电场（甚至是临界电压）也是依赖于更前面所提及的可变因素：表面氧化膜的厚度、组成及结构。另外，当电桥产生以后，电桥的电阻也要依赖于电流的大小。该等电阻的可变化性加上电压需求的可变化性会导致表面氧化物的电子故障并给一般的电子应用带来麻烦。
表面氧化物的机械破裂．因为制造一金属接触界面的需要，表面氧化物的机械破裂在连接器上尤其重要。马口铁（镀锡铁皮）以锡作为接触镀层来源于这样一个事实，即马口铁表面上原有的氧化物薄膜在连接器对接时很容易破裂和转移。氧化物转移的机理如图2.16所示。在马口铁表面覆盖有一层又薄（几十分之一公尺）又硬又易破裂的氧化物薄膜，薄膜下的马口铁则又软又具延展性。当于此马口铁施加一接触压力时，很薄的氧化物层不能承受该载荷，又因为它很易破裂，在这样的条件下，载荷被传导进又软又具延展性的马口铁内部，其在载荷下开始流动，且随着马口铁的流动，氧化物薄膜扩大裂缝而马口铁通过裂缝被挤出。此外，马口铁表面开始形成可电性导通的区域。威廉姆斯在铝而不是在马口铁上証实了这种机理，如图2.17所示。图2.17之左图表示当一球载荷施加在铝平面上时，铝表面上的氧化物所发生的破裂；右图表示在铝的表面氧化物被去除此之后，原来发生破裂的区域。在铝的氧化物界面上，铝被明显从裂缝中挤出，而比铝更软的马口铁则更易受这一机理的影响。图2.18的数据可証实上面的假设。图2.18表明对于一个铝与铝相互接触的系统，接触阻抗对应于接触压力的关系。
接触几何形状的研究包括半球面而不只是平面，加载与卸载的数据都表明：甚至在很小的接触压力下，当加载时，马口铁的表面氧化物很容易地转移是接触阻抗急剧下降的一个象征，这暗示一个金属接触界面的创建。进一步的金属接触的証据能够从以下事实被推証，即随载荷的移动，低阻抗价值被保持。这种特性被解释成为在接触界面发生了冷焊。随载荷的降低，冷焊维持完整的界面。更进一步的冷焊的証据是事实上，在许多情况下，对于卸载时的分离接触，一个确定的压力是必要的。泰姆塞特在研究铝的接触时証明了同样的特性。
在图2.18的载荷条件下，从软和硬的物质上薄膜转移的不同可以得到图2.18与图2.19的数据比较．在这个例子里，对于半球面和平面，接触金属都是铜合金C72500(89%铜9%镍2%锡)。空气中热老化性导致了表面氧化物的形成。C72500明显比马口铁硬所以在载荷条件下的破裂会更低。因为正是破裂驱使裂缝和表面氧化物分离的产生，而在C72500比在马口铁上更难转移氧化物。此外，C72500通过裂缝挤压而出的部分将更少。这些不同如图2.19所示。随载荷的施加，对于分裂表面氧化物，更高的接触压力是必要的。直到100克力被施加，否则不会发生接触阻抗的明显下降。由于C72500比马口铁更硬，所以它上面的接触点会更小。此外，变形的减少将导致更少的氧化物的分离与挤出。因为金属接触区域的减少，这些机理影响下的组合会导致更高的接触阻抗。C72500的卸载特性也不同。它比马口铁具有更好的弹性，也经历更多的弹性变形，并随载荷的移动发生弹性回复。这会产生分离表面及打破接触点的趋势。正象所指出的那样，在低于60克力时接触阻抗的增加。以上数据表明，至少在微观上，当缺少残余应力去提供接触界面的机械稳定性时，单纯依靠冷焊不可能足以维持接触几何形状界面。这个事实会在以后被重提，并将在讨论卷曲连接时表现出其它的意义。
2.3.4 总论
在电子与机械方面，接触界面的粗糙模式都提供了解释。简单说来，接触界面形态论依靠(depend
on)表面粗糙度、接触界面上的压力和接触表面的几何形状。表面粗糙度强烈地影响粗糙接触点创建的数目。接触界面压力，决定全部的接触区域，而接触弹性几何形状决定遍及(over)
粗糙分配的区域。这解释了为什么接触压力和接触几何形状是主要的设计对数的原因，并且这两个因素都将在6.2节中详细讨论。
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